[发明专利]异步节电计算机

说明书

技术领域

本发明涉及计算机和计算机处理器领域，更具体地说，涉及一种方法和装置，其用于使计算机在等待与另一计算机或设备通信时进入“休眠状态”，从而省电并减少放热。本发明异步计算机的当前主要用途在于在单个微芯片上与多台计算机组合，其中计算能力、功耗和放热是重要的考虑因素。

背景技术

在计算领域中，处理速度是一种非常期望的特性，因此对创建更快计算机和处理器的探索一直在进行。然而，在业内公认的是，提高微处理器速度的极限正被迅速逼近，至少对于利用目前已知的技术而言。因此，利用多处理器通过分享处理器中的计算任务来提高整体计算速度越来越引起大家的兴趣。但是还公认的是，有关共享工作量的整体效率几乎不可避免地会有些降低。也就是说，仅仅因为一个人60分钟可以挖一个洞，就推断60个人必然能用1分钟挖一个洞这一谚语将适用。相同的道理几乎适用于任何任务的分享，因此处理器中的任务分享也不例外。

当然，正在努力使计算机处理器中的任务分享更有效。正在研究怎样正确地分配任务的问题，并且过程得以改善。然而，无论怎样实现，都没有人希望在这样的安排中浪费哪怕至少某个处理器能力。

在多处理器计算机中，缺乏高水平的效率未必是计算机芯片或系统的整个计算能力的巨大阻碍。效率缺乏通常可以很容易地通过纯粹强制地增加可用处理器和处理能力来克服。不过，这种解决方式会导致另一问题。也就是，那么多的处理器和相关部件会产生不断增加的热量。即使对当今大功率单处理器计算机芯片来说，热量也仍然是个问题。仅仅为了正常操作，它们就需要特别的冷却装置，例如风扇，甚至需要水冷却。因此，在小型手持设备、小型专用数字装备等设备中，使用更大功率的单处理器实际上是不可能的。目前，在单个芯片上组合使用多种类型的处理器的想法，似乎超出了封装的物理极限，而不能散发所产生的热量，即使利用特别的辅助装置。

以上论述的热量问题在业界是公知的。正在十分努力地解决这个问题。所提供的解决方案包括用于提高效率并从而降低所需处理器的数量和尺寸的方法，和用于降低各个处理器功耗的方法。然而，通常所认知的是，对该问题的最终解决方案还没有找到。在业内，由于将这些处理器应用于小型手持设备的趋势，这一问题进一步加重。虽然散热问题在更大的计算机封装中已经够困难，但是在非常小型的设备中当考虑到散热表面的尺寸和该表面的固有缺乏时，散热问题几乎是不可克服的。并且，功耗问题和放热问题关系密切。很明显的是，多余的放热意味着多余的功耗。这一直都是所不希望的，而在小型电池供电的设备中，更是不能接受的。

很明显，找到一种提供大量计算能力而不浪费大量功耗或产生大量热的方案是非常有利的。不过，就发明人的认知而言，在本发明之前还没有满意的解决方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于提高计算机处理速度同时降低功耗的装置和方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于廉价地提供相当大计算能力的装置和方法。

本发明的目的还在于提供一种用于实现大强度计算任务的装置和方法。

本发明的目的还在于提供一种计算机装置，其不消耗大量功率就能产生大量的处理能力。

本发明还有一目的在于提供一种计算机装置，其不生成大量的热就能产生大量的处理能力。

简要地说，本发明的已知实施例是一种自身具有内存以便能独立计算的计算机。在本发明的一个实施例中，多台计算机被布置成阵列。为了协同完成任务，这些计算机必须能彼此之间传输数据和/或指令。既然所有同时工作的计算机通常会提供比大多数任务所需的计算能力强得多的计算能力，既然在若干计算机中分配任务所用的任何算法或方法几乎肯定导致分配不平均，因此可以预期的是，计算机中的至少一些，也可能是大多数，在任何给定的时候都不活跃地参与任务的实现。为了避免不必要的功耗和不必要的放热，当计算机试图与相邻计算机的一个或多个通信时，它将处于休眠模式，并且实质上没有任何功耗，直到相邻计算机或相邻计算机中的一个运行起来以完成通信。

正如这里所描述的，计算机之间的通信是异步的，原因在于没有任何时钟等来定时。更确切地说，随着资源变得可用，它既可以开始也可以结束。也就是说，当计算机的程序指令它这么做时，计算机可以启动发送数据，或者也可以使自己处于预备状态以接收数据。于是，当计算机或其试图与之通信的所选择的计算机之一即将完成通信时，它就这么做。